Радарды жасыру технологиясы: Байқау мүмкіндігін азайту

Кіріспе

Радар қызметін анықталған нысанадан жасыратын технология

Төмендете араласу ықтималдығы бар радар (LPIR) – бұл нысананы іздеу кезінде немесе нысананы қадағалау барысында, пассивті радарлық анықтау құралдары (мысалы, радарлық ескерту қабылдағышы (RWR) немесе электрондық қолдау қабылдағышы) арқылы анықталудан аулақ болу үшін шаралар қолданатын радар. Бұл қасиет радар үшін маңызды, себебі ол қарсыласты ескертпестен табуға және қадағалауға мүмкіндік береді. Бұл сондай-ақ, радиолокациялық орналымды антирадиациялық ракеталардан (АРМ) қорғайды. LPI шараларына мыналар кіреді: Қуатты басқару және жоғары жұмыс циклы, яғни хабар таратушының көп уақыт бойы жұмыс істеуі (ұзақ интеграция уақыты), Кенет жолақты (немесе өте кең жолақты) жиіліктер, Жиілік икемділігі және жиілікті таңдау, Күрделі/ретсіз сканерлеу үлгілері, Кодталған импульстер (когерентті анықтау), Жоғары өңдеу күші, Төмен сәулелі антенналар.

Негізгі себептері

Радарлық жүйелер сигнал жіберіп, одан кейін алыс нысаналардан келетін эхоны тыңдайды. Осы траекториялардың әрқайсысы – нысанаға және кері – жіберілген сигнал мен кері шағылысқан сигналдың таралу заңының кері квадраттық тәуелділігіне бағынады. Яғни, радар қабылдайтын энергия қашықтықтың төртінші дәрежесімен төмендейді, сондықтан ұзақ қашықтықта тиімді жұмыс істеу үшін радарлық жүйелерге жоғары қуат, көбінесе мегаватт диапазонындағы қуат қажет. Радардан жіберілетін сигнал – қарапайым радиосигнал және оны қарапайым радиоқабылдағышпен қабылдауға болады. Әскери ұшақтар мен кемелерде жау радар сәулесі оларға бағытталғанда оны анықтайтын қорғаныс қабылдағыштары – радарлық ескерту қабылдағыштары (РЭҚ) орнатылған. Осы арқылы жаудың орны анықталады. Радар импульсті жіберіп, оның шағылысын қабылдауы керек болса, нысананың қабылдағышына шағылыс қажет емес, сондықтан сигнал қашықтықтың квадратымен ғана төмендейді. Бұл қабылдағыштың радардан ауқым бойынша артықшылығы бар екенін білдіреді [антенна өлшемдерінің айырмашылығын ескермегенде] – ол радар нысананың эхосын анықтамас бұрын сигналды анықтай алады. Радардың орны шабуыл кезінде маңызды ақпарат болғандықтан, радарлар шабуылға ұшыраған жағдайда ұзақ уақытқа өшірілуі керек, бұл кемелерде жиі кездеседі. Радар сигналды қай бағытта жібергенін біледі, ал қабылдағыш энергия импульсін қабылдап, оны түсіндіруі керек. Радиоспектр шуға толы болғандықтан, қабылдағыштың сигналы қысқа уақыт аралығында жинақталады, бұл радар сияқты периодтық сигналдарды кездейсоқ фоннан бөліп шығаруға мүмкіндік береді. Бағытты айналмалы антенна немесе фазалық немесе амплитудалық салыстыруды пайдаланатын ұқсас пассивті массив арқылы шамамен анықтауға болады. Әдетте, РЭҚ анықталған импульстарды қысқа уақытқа сақтап, олардың тарату жиілігі мен импульстің қайталану жиілігін белгілі радарлардың дерекқорымен салыстырады. Бағыт әдетте радиолокацияның мақсатын көрсететін белгілермен біріктіріледі – әуедегі ерте ескерту және басқару, жер-әуе зымырандары және т.б. Бұл әдіс жиілігін өзгерте алатын (қатты күйдегі) таратушысы бар радарларға қарсы тиімсіз. AESA (немесе PESA) сияқты жылдам радарлар доплерлік сүзгілерді қолданғанда басқа, әр импульспен жиілігін өзгерте алады және әдетте кездейсоқ тізбекпен осыны жасайды. Уақыт өте интеграциялау сигналды фондық шудан бөліп шығаруға көмектеспейді. Сонымен қатар, радар импульстің ұзақтығын ұзартып, оның ең жоғары қуатын төмендету үшін жасалған болуы мүмкін. AESA немесе заманауи PESA жұмыс кезінде осы параметрлерді өзгертуге қабілетті. Бұл нысанадан шағылысқан жалпы энергияға әсер етпейді, бірақ RЭҚ жүйесімен импульсті анықтау ықтималдығын азайтады. AESA импульстің қайталану жиілігі де тұрақты емес, оны да өзгертуге болады, осылайша бүкіл спектрде кез келген периодтық жарқырауды жасыруға болады. Ескі буын РЭҚ AESA радарларына қарсы тиімсіз, сондықтан AESA радарлары "жағадан өткізу ықтималдығы төмен" деп те аталады. Қазіргі заманғы РЭҚ өте сезімтал болуы керек (жеке антенналар үшін кіші бұрыштар мен жолақты кеңістік, төмен тарату жоғалту және шу).

Radar systems work by sending out a signal and then listening for its echo off distant objects. Each of these paths, to and from the target, is subject to the inverse square law of propagation in both the transmitted signal and the signal reflected back. That means that a radar's received energy drops with the fourth power of the distance, which is why radar systems require high powers, often in the megawatt range, to be effective at long range. The radar signal being sent out is a simple radio signal, and can be received with a simple radio receiver. Military aircraft and ships have defensive receivers, called radar warning receivers (RWR), which detect when an enemy radar beam is on them, thus revealing the position of the enemy. Unlike the radar unit, which must send the pulse out and then receive its reflection, the target's receiver does not need the reflection and thus the signal drops off only as the square of distance. This means that the receiver is always at an advantage [neglecting disparity in antenna size] over the radar in terms of range it will always be able to detect the signal long before the radar can see the target's echo. Since the position of the radar is extremely useful information in an attack on that platform, this means that radars generally must be turned off for lengthy periods if they are subject to attack; this is common on ships, for instance. Unlike the radar, which knows in which direction it is sending its signal, the receiver simply gets a pulse of energy and has to interpret it. Since the radio spectrum is filled with noise, the receiver's signal is integrated over a short period of time, making periodic sources like a radar add up and stand out over the random background. The rough direction can be calculated using a rotating antenna, or similar passive array using phase or amplitude comparison. Typically RWRs store the detected pulses for a short period of time, and compare their broadcast frequency and pulse repetition frequency against a database of known radars. The direction to the source is normally combined with symbology indicating the likely purpose of the radar – Airborne early warning and control, surface to air missile, etc. This technique is much less useful against a radar with a frequency agile (solid state) transmitter. Agile radars like AESA (or PESA) can change their frequency with every pulse (except when using doppler filtering), and generally do so using a random sequence, integrating over time does not help pull the signal out of the background noise. Moreover, a radar may be designed to extend the duration of the pulse and lower its peak power. An AESA or modern PESA will often have the capability to alter these parameters during operation. This makes no difference to the total energy reflected by the target but makes the detection of the pulse by an RWR system less likely. Nor does the AESA have any sort of fixed pulse repetition frequency, which can also be varied and thus hide any periodic brightening across the entire spectrum. Older generation RWRs are essentially useless against AESA radars, which is why AESAs are also known as "low probability of intercept radars". Modern RWRs must be made highly sensitive (small angles and bandwidths for individual antennas, low transmission loss and noise)

Әдістер

Радардың көзге көрінуін азайту тәсілдеріне кең жолақты (кең жолақты, Ultra кең жолақты) пайдалану, жиілікті өзгерту, FMCW қолдану және міндетті орындау үшін қажетті ең төмен қуатты пайдалану жатады. Импульстік сығу да анықтау ықтималдығын төмендетеді, себебі ең жоғары берілетін қуат төмендейді, ал қашықтық пен ажыратымдылық сақталады. Радарды минималды бүйірлік және артқы сәулелерді шығаратындай етіп құрастыру, радарлық ескерту қабылдағышына бағытталмаған кезде оны ұстап алу ықтималдығын азайтуы мүмкін. Дегенмен, радар нысаналарды іздеу үшін кең аумақты қарағанда, негізгі сәуле RWR-ге қайта-қайта бағытталуы мүмкін. Қазіргі заманғы фазалық антенналық радарлар бүйірлік сәулелерді бақылау ғана емес, сонымен қатар өте жіңішке, жылдам қозғалатын энергия сәулелерін күрделі іздеу схемаларында қолданады. Бұл тәсіл RWR-ді шатастыруға жеткілікті болуы мүмкін, тіпті сигнал анықталған жағдайда да, радиолокаторды қауіп деп танымайды. Жасыру мәселелерінен басқа, бүйірлік және артқы сәулелерді азайту қажет, себебі бұл радарды сипаттауды қиындатады. Бұл оның түрін анықтау қиындығын арттырады (тасымалдау платформасы туралы ақпаратты жасырады) және оны кедергіге салуды әлдеқайда қиындатады. LPIR мүмкіндіктеріне ие жүйелерге F/A 18E/F Super Hornet-тегідей заманауи белсенді электрондық сканерленген антенналық (AESA) радарлар және S 300PMU 2 жер-әуе қорғаныс жүйесіндегі пассивті электрондық сканерленген антенналық (PESA) радарлар жатады.

LPI радарларының тізімі

Радар Өндіруші Тип Платформа AN/APG 77 Northrop Grumman F 22 Raptor AN/APG 79 Raytheon F/A 18E/F AN/APG 81 Northrop Grumman F 35 Lightning II AN/APG 85 Northrop Grumman F 35 Lightning II (Блок 4) AN/APQ 181 Hughes Aircraft (қазір Raytheon) B 2A Spirit AN/APS 147 Telephonics Corporation Инверстік синтетикалық апертуралық радар (ISAR) MH60R AN/APG 78 Northrop Grumman миллиметрлік толқынды отты басқару радары (FCR) AH 64 Apache APAR Thales Nederland көп функциялы 3D радар (MFR) LANTIRN Lockheed Martin F 16 Fighting Falcon SCOUT Thales Nederland FMCW SMART L Thales Nederland FMCW RBS 15 MK3 ASCM Saab FMCW, SAR SQUIRE Thales Nederland FMCW HARD 3D (ASRAD R-ге қараңыз) Ericsson Microwave Systems (қазір Saab) EAGLE Fire Control Radar Ericsson Microwave Systems (қазір Saab) POINTER Radar System Ericsson Microwave Systems (қазір Saab) CRM 100 Przemyslowy instytut telekomunikacji 10 ауыстырылатын жиіліктері бар FMCW JY 17A (Қытай) Цифрлік фазалық кодтау, кездейсоқ FSK және импульстік доплер өңдеу (Импульстік доплер сигнал өңдеуіне қараңыз) PAGE (Portable Air defence Guard Equipment) FMCW ZSU 23 4 Uttam AESA Radar Electronics and Radar Development Establishment, DRDO, India Қатты күйдегі GaAs негізіндегі AESA радары HAL Tejas CAPTOR EHensoldt, BAE Systems, Leonardo S. p. A., Thales Group, Airbus Defence and Space GaAs HEMT (Mk.0, Mk.1) немесе GaAs және GaN HEMT (Mk.2) негізіндегі AESA радары Eurofighter Typhoon